冠状动脉钙化：CT定量评估的方法、临床意义及方向

2018-03-31王大博郑敏文

放射学实践 2018年7期

王大博，郑敏文

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary artery atherosclerosis disease，CAD)是人类死亡的主要原因之一[1]，至少四分之一的心血管病患者在发生猝死或非致死性心梗前没有任何相关临床症状[2]。冠状动脉粥样硬化发展至一定阶段将导致冠状动脉钙化(coronary artery calcium，CAC)的产生[3]，冠状动脉CT可以对CAC进行定量评估，并且是一种既可靠又可重复的无创检查技术[4]，还可以预测心血管疾病的风险。本文对三种CAC计分方法进行阐述，分析其优缺点。

CAC计分方法

1.Agatston计分

Agatston最早于1990年提出的CAC计分法依然是目前临床实践中最常用的参考标准和计分方法[5]。Agatston计分通过采用单层模式的电子束CT，在80%的RR间期，3 mm层厚，100 ms采集时间，130 kV的管电压和630 mA的管电流下的心电门控采集，使用512×512矩阵重建。Agatston计分目前已适用于多排螺旋CT(multi-detector CT，MDCT)扫描，并可根据患者体重，微调到2.5 mm层厚，使用120 kV管电压及可变管电流[6]。除了上述调整，Agatston计分与1990年提出的参数相比基本保持不变。

从概念上讲，Agatston计分是所有CAC病变的计分总和，既计算总的CAC面积又计算病变的最大CT密度。使用130 HU的CT值定义CAC，将面积≥1 mm2的连续像素计为钙化“病变”。单个病变的计分是将病变面积乘以密度权重因子(density weighting factor，DWF)。DWF规定为130～199 HU为1；200～299 HU为2；300～399 HU为3；≥400 HU为4。Agatston病变得分=病变面积×对应DWF。Agatston总分等于所有病变计分之和。

2.CAC体积计分

Callister等[7]在1998年确立的体积计分，使用与Agatston计分相同的扫描参数。然而，体积计分的不同之处在于它不依赖于病变密度，而是估计钙化斑块的真实“体积”。对于每个钙化病变，病变体积得分=体素数量×体素体积。与Agatston计分类似，体积总分等于各病变体积得分之和。

3.CAC质量计分

不同于Agatston计分和体积计分不能测量冠状动脉钙化的真正“质量”，CAC质量计分是以毫克为单位，对实际钙质量的计算[8]。质量计分需要先扫描由不同密度的羟基磷灰石组成的校准模型，再计算出单个病变的钙质量。为了获得钙质量的绝对值，要对具有已知密度(ρ钙)的钙化圆柱进行校准测量，并应用校准因子=ρ钙/(CT柱面-CT水)确定校准因子(CT柱面是已知校准体模的平均CT值，而CT水是水的平均CT值)。然后对每个钙化质量进行计算，病变质量得分=校准因子×病变体积×病变CT值。最后，总质量得分等于所有病变质量之和。

三种CAC计分方法的优劣势

虽然概念上不同，但传统的CAC计分方法有许多相似之处并且高度相关[9]。尽管存在一些差异，例如，与Agatston计分相比，体积和质量计分的间隔扫描可重复性更大，但这些差异并不足以改变临床实践[9]。因此，Agatston计分因其简洁性，计算快速性以及编程成像软件的便利性，依然是CAC计分方法的金标准。一般来说，Agatston和体积CAC计分均可在2分钟内得到结果。

然而，Agatston计分和质量计分都是假定钙化应该随着CT密度的增加而增加。传统的三种计分方法都未能利用关于冠状动脉血管树内钙化区域分布的信息。此外，三种计分方法都没有纳入关于钙化冠状动脉病变数量或大小信息。并且所有CAC计分方法都是基于使用120 kV的CT扫描，这也会对患者造成较高的辐射剂量。最后，在常规心脏CT中观察到的其他血管钙化未被纳入考虑。也许就是由于这些因素，在CAC=0的患者中可以观察到心血管事件，而许多具有高CAC计分的老年患者却从未发生过心血管事件[4]。

Agatston计分分层及其临床意义

作为最早被提出的CAC计分方式，Agatston计分提供了一个对血管钙化易于量化的风险评估指标。对于冠状动脉，通过CT检测钙化斑块的数量、位置及CAC分数，有利于判断CAD的病变范围及严重程度[4]。

为了更好地区分不同计分与临床风险之间的相关性，通常将CAC计分进行分层。最常见的分层为0、1～100、100～300及>300[4]；也有文献分为0，1～99，100～399和≥400[10]；还有使用0，1～10，11～99，100～399和≥400的分层[4]。

有研究表明[10]，在CAC积分为0、1～99、100～399和≥400的分层中，不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE)随CAC计分的增加呈上升趋势。CAC积分≥400的患者，MACE风险是CAC积分为0分患者的20倍[11]。相对于相同CAC积分的患者，如存在糖尿病[12]、高龄[13]、吸烟[14]和高血压[15]等其他传统高危因素，则MACE的发生率更高[16]。而 CAC计分>1000通常预示着非常高的风险。此外，CAC积分还可分辨出拥有心血管疾病家族史的最高风险个体[17]。最近的研究还发现[18-19]，纳入Agatston计分可以帮助决策何时开始应用他汀类药物及阿司匹林等药物治疗，以及确定药物的使用剂量。

Agatston计分最明显的优势在于其数十年的预后数据支持，及其临床风险预测的价值。大量基于Agatston计分的临床风险分层研究，之所以能在临床广泛应用，就是因为Agatston计分可以用于鉴别和分层CAD风险患者[9]。作为第一个也是研究最广泛的CAC定量评估方法，Agatston计分在临床上很难被取代。

CAC的分布特点及其临床意义

尽管一直以来都认为冠状动脉狭窄的严重程度与冠状动脉风险正相关，但是最近的研究已经改变了以往的观念，并且越来越强调将总冠状动脉斑块负荷作为预测预后的最佳因子[20-21]。例如，Bittencourt等[21]证明广泛的非梗阻性冠心病(>4段受累但是狭窄<50%)与非广泛性梗阻性冠状动脉疾病的风险相当。

钙化的分布，即受钙化影响的冠状动脉的百分比，可能比Agatston评分更好地预测冠状动脉危险[22]。更为重要的是，钙化的分布可能与总CAC评分非常不一致。通常建议从以下几个方面评估CAC的分布特点：受累冠状动脉的数量；冠状动脉钙化的分布特点：弥散与集中；钙化累及哪支冠状动脉血管。

1.受累冠状动脉的数量

受累的冠状动脉的数量可以评估为序数变量(1至4，包括左主干，左前降支，左回旋支和右冠状动脉)。将CAC血管的数量增加到Agatston CAC评分可能会改善对动脉粥样硬化总体负担的评估[23]。

2.冠状动脉钙化的分布特点

钙化分布的弥漫性已被用于描述钙化的空间分布[24]。当钙化最重单支血管Agatston计分大于总计分的75%时，定义为集中性钙化；反之，将小于或等于总计分75%的钙化定义为弥漫性钙化[25]。多组研究数据表明[26]，冠状动脉弥漫性钙化可能比集中性钙化具有更高风险。在多种族动脉粥样硬化(multi-ethnic study of atherosclerosis, MESA)研究中[25]，弥漫性CAC与集中性CAC相比，冠状动脉事件风险增加33%。在调整Agatston钙化评分后，冠状动脉钙化的弥散率每增加10%，全因死亡率风险增加7%。